PENGGUNAAN ENZIM ALFA-AMILASE DAN WAKTU
FERMENTASI DALAM PEMBUATAN BIOETANOL DARI
TEPUNG BIJI BUAH DURIAN (Durio zibethinus)
Ni Putu Oka Milarika, Ni Putu Ristiati, Sanusi Mulyadiharja
Jurusan Pendidikan Biologi
Universitas Pendidikan Ganesha
Singaraja, Indonesia
e-mail: {
mila_rika@yahoo.com
,
puturistiati@gmail.com
,
sanusimulyadiharja@yahoo.com}@undiksha.ac.id
ABSTRAK
Pengembangan energi alternatif bioetanol perlu dilakukan karena tingginya konsumsi dan ketersediaan bahan bakar terbatas. Untuk mengoptimalkan hasil bioetanol yang diperoleh maka diperlukan bahan baku alternatif serta optimalisasi dalam proses pembuatannya. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui adanya perbedaan volume bioetanol yang dihasilkan dari tepung biji buah durian (Durio zibethinus) dengan penggunaan enzim α-amilase, waktu fermentasi dan interaksi antara keduanya. Penelitian ini merupakan penelitian eksperimental dengan rancangan acak lengkap berdasarkan pola penyusunan faktorial 4x4. Variabel bebas dalam penelitian ini adalah penggunaan enzim α-amilase dan waktu fermentasi sedangkan variabel terikatnya adalah volume bioetanol. Pengulangan dilakukan sebanyak 3 kali dengan total sampel 48. Tahapan dari penelitian ini adalah persiapan, pelaksanaan (pretreatment, hidrolisis, fermentasi, destilasi), observasi serta analisis data. Dari hasil uji hipotesis didapatkan bahwa penggunaan enzim α-amilase 0,20 ml menghasilkan volume bioetanol dengan rata-rata tertinggi yaitu 13,3 ml. Volume bioetanol yang dihasilkan tertinggi pada waktu fermentasi 48 jam, serta terdapat interaksi antara penggunaan enzim α-amilase dan waktu fermentasi.
Kata Kunci: bioetanol, enzim α-amilase, tepung biji buah durian, waktu fermentasi
ABSTRACT
Development of alternative energy bioethanol was necessary because of high consumption and limited fuel availability. To optimize the results of bioethanol necessary alternatives raw material and optimization process. This study was aims to determine the differences in the volume of bioethanol produced from durian (Durio zibethinus) seeds flour with the use of the α-amylase enzyme, fermentation time and the interaction between them. This study was an experimental study with a randomized complete design based on 4x4 factorial pattern. The independent variables in this study was the use of α-amylase enzyme and fermentation time while the dependent variable was the volume of bioethanol. Repetition done 3 times with a total sample are 48. The stages of this research was preparation, execution (pretreatment, hydrolysis, fermentation, distillation), observation and data analysis. From the results of hypothesis test show that the use of 0.20 ml α-amylase enzyme produces the highest bioethanol with an average 13.3 ml. The highest volume of bioethanol produce in the fermentation time of 48 hours, and there are an interaction between the use of α-amylase enzyme and fermentation time.
PENDAHULUAN
Pengembangan energi alternatif bioetanol perlu dilakukan karena tingginya konsumsi dan ketersediaan bahan bakar fosil terbatas. Bioetanol adalah etanol yang dibuat dari biomassa yang mengandung komponen pati atau selusosa melalui fermentasi (Simanjuntak, 2005).
Bioetanol dapat diproduksi dari berbagai bahan baku yaitu saccharine material, starchy material dan lignocellulose material (Merina dan Trihadiningrum, 2011). Bahan baku yang biasa digunakan berupa singkong, tebu maupun jagung yang masih tergolong bahan pangan menyebabkan biaya produksi tinggi. Untuk mengoptimalkan hasil bioetanol yang diperoleh maka diperlukan bahan baku alternatif serta optimalisasi dalam proses pembuatannya. Maka digunakan biji buah durian dan enzim alfa-amilase dengan waktu fermentasi tertentu.
Biji durian (Durio zibethinus) mempunyai kadar amilum 43,6% (Nurfiana dkk, 2009). Ini merupakan angka yang potensial guna pengolahan amilum menjadi bioetanol. Amilum yang berbentuk polisakarida dapat dihidrolisis menjadi glukosa dalam kadar yang tinggi melalui proses enzimatis dengan menggunakan enzim alfa-amilase.
Enzim alfa-amilase merupakan salah satu enzim yang digunakan dalam proses hidrolisis enzimatis untuk mengkonversi pati menjadi glukosa. Enzim alfa-amilase memotong ikatan α-1,4-glukosida secara spesifik pada titik tertentu membentuk dekstrin (Forgaty dan Kelly,1979 dalam Hargono, 2015).
Komposisi kimia dari pati adalah amilosa dan amilopektin. Amilosa sebagai polimer glukosa yang merupakan rantai lurus dan secara kuantitatif dapat dihidrolisis menghasilkan maltosa sedangkan
amilopektin dihidrolisis sebagian (Hidayat dkk, 2006). Amilosa merupakan polimer linier dari unit-unit D-glukosa dalam ikatan α-1,4, sedangkan amilopektin terdiri dari residu glukosa pada cabang paling luar. Bagian paling tengah adalah struktur limit dekstrin dengan ikatan α-1,6 pada titik-titik cabang dalam hal ini akan bekerja enzim glukoamilase (Lehninger, 1982).
Mikroorganisme yang akan digunakan dalam proses fermentasi adalah Saccharomyces cerevisiae. Saccharomyces cerevisiae dapat mengkonversi gula menjadi etanol karena adanya enzim invertase dan zymase. (Azizah dkk, 2012). Saccharomyces tumbuh baik pada suhu 300C dan pH 4,8, merupakan mikroorganisme yang anaerob fakultatif (Ray & Bhunia, 2007).
Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut (1) apakah ada perbedaan volume bioetanol yang dihasilkan dari tepung biji buah durian menggunakan volume enzim alfa-amilase yang berbeda? (2) apakah ada perbedaan volume bioetanol yang dihasilkan dari tepung biji buah durian dengan waktu fermentasi yang berbeda? (3) apakah ada interaksi antara penggunaan volume enzim alfa-amilase dan waktu fermentasi yang berbeda terhadap volume bioetanol yang dihasilkan dari tepung biji buah durian? Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui: adanya perbedaan volume bioetanol yang dihasilkan menggunakan volume enzim alfa-amilase yang berbeda, adanya perbedaan volume bioetanol yang dihasilkan dengan waktu fermentasi yang berbeda, adanya interaksi antara penggunaan volume enzim alfa-amilase dan waktu fermentasi yang berbeda terhadap volume bioetanol.
METODE
Jenis penelitian ini adalah penelitian eksperimental. Populasi digunakan dalam penelitian ini adalah biji durian lokal (Durio zibethinus) yang diperoleh dari pembibitan buah durian di Pupuan, Kabupaten Tabanan. Sampel dalam penelitian ini berupa biji buah durian yang telah diubah menjadi bentuk tepung.
Rancangan yang digunakan adalah rancangan lingkungan RAL (rancangan acak lengkap). Ada 16 perlakuan berdasarkan pada teknik (pola) penyusunan perlakuan faktorial 4x4 yaitu penggunaan enzim alfa-amilase dengan volume 0,05 ml, 0,10 ml, 0,15 ml, 0,20 ml dan waktu fermentasi yaitu 24 jam, 48 jam, 72 jam, 96 jam. Ulangan dilakukan sebanyak 3 kali dengan total sampel adalah 48.
Penelitian ini dilaksanakan di laboratorium mikrobiologi Jurusan Pendidikan Biologi Undiksha. Adapun tahapan dalam penelitian ini adalah: tahap persiapan, tahap pelaksanaan, observasi. alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah oven, pisau, kompor listrik, erlenmeyer, gelas beker, tabung reaksi, jarum suntik, gelas pengaduk, sentrifugal, neraca analitik, selang, dan alat destilasi. Bahan yang digunakan adalah biji buah durian, Saccharomyces cerevisiae, enzim alfa-amilase, enzim glukoamilase, akuades, kapas, aluminium foil.
Tahap Persiapan dimulai dengan mensterilkan alat yang akan digunakan dan mengumpulkan bahan. Tahap Pelaksanaan terdiri dari pretreatment, hidrolisis (likuifikasi dan sakarifikasi), fermentasi dan destilasi.
Pretreatment: biji durian dibersihkan dari sisa daging buah yang masih menempel, dipotong dan dikeringkan, kemudian dioven selama 24 jam pada suhu 500C,
hasil pengeringan kemudian dihaluskan sehingga diperoleh tepung biji durian, tepung biji durian ditimbang sebanyak 100 gram dan ditambahkan akuades 250 ml.
Likuifikasi: tepung biji durian yang telah dicampur akuades dipanaskan di dalam gelas baker sampai mencapai temperatur 93-950C, didinginkan sampai mencapai temperatur 900C, ditambahkan enzim alfa-amilase dengan volume sesuai perlakuan, temperatur 900C dipertahankan selama 1 jam selama proses likuifikasi
Sakarifikasi: hasil dari proses liquifikasi didinginkan terlebih dahulu sampai suhu 600C, menambahkan enzim glukoamilase sebanyak 0,1 ml pada masing-masing perlakuan yang dibuat, proses sakarifikasi berlangsung selama 3 jam dengan mempertahankan suhu 600C.
Fermentasi: hasil proses likuifiksi dan sakarifikasi dimasukkan
ke dalam Erlenmeyer,
menambahkan Saccharomyces cerevisiae sebanyak 4 gram pada setiap perlakuan, waktu fermentasi divariasikan
Destilasi: hasil fermentasi disentrifugal untuk memisahkan hasil fermentasi dari ampas/rendamen sisa, menambahkan 50 ml akuades, dipanaskan hingga suhu mencapai 800C.
Tahap Observasi: dilakukan uji nyala untuk mengetahui bahwa hasil proses destilasi adalah etanol (mengandung alkohol). pengukuran volume bioetanol dilihat langsung dari hasil destilasi pada skala gelas ukur, mengukur kadar etanol hasil destilasi menggunakan metode berat jenis.
Data utama berupa volume bioetanol akan dianalisis dengan program Statistics. Analisis yang dilakukan adalah uji normalitas, uji homogenitas, uji hipoteisi dan uji interaksi.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Data utama dalam penelitian ini berupa volume bioetanol yang dihasilkan setelah proses destilasi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa rata-rata volume bioetanol yang
dihasilkan paling banyak adalah pada penggunaan enzim alfa-amilase 0,20 ml pada waktu fermentasi 48 jam yaitu 13,3 ml.
Tabel 1. Volume Rata-Rata Bioetanol dari Tepung Biji Buah Durian menggunakan volume enzim alfa-amilase dan waktu fermentasi yang berbeda
Enzim Alfa-amilase (ml)
Waktu Fermentasi (jam)
24 48 72 96
0,05 ml 3,2 ml 7,1 ml 6,5 ml 5,6 ml 0,10 ml 4,9 ml 8,7 ml 8,2 ml 6,3 ml 0,15 ml 5,3 ml 12,1 ml 10,6 ml 9,4 ml 0,20 ml 7,1 ml 13,3 ml 11,3 ml 10,4 ml
Berikut merupakan perbedaan rata-rata volume bioetanol dalam grafik.
Gambar 1. Grafik Volume Bioetanol dari Penggunaan Volume Enzim Alfa-amilase
Gambar 2. Grafik Volume Bioetanol dari Waktu Fermentasi
Dari hasil uji nyala yang dilakukan menunjukkan bahwa hasil dari proses destilasi adalah etanol. Nyala api setelah dibakar terlihat berwarna biru yang menunjukkan adanya kandungan alkohol.
Data penunjang dalam penelitian ini berupa kadar etanol pada masing-masing volume bioetanol yang terukur dari proses destilasi. Kadar bioetanol yang dihasilkan setelah diberi perlakuan penggunaan enzim alfa-amilase dan waktu fermentasi berbanding lurus dengan volume bioetanol yang diperoleh dimana kadar rata-rata meningkat dari waktu fermentasi 24 jam dan tertinggi diperoleh pada waktu fermentasi 48 jam pada semua perlakuan penggunaan enzim alfa-amilase. Kadar bioetanol terus menurun setelah memasuki waktu fermentasi 72 jam dan 96 jam pada semua perlakuan penggunaan enzim alfa-amilase. Kadar etanol tertinggi diperoleh pada penggunaan enzim alfa-amilase sebanyak 0,20 ml pada waktu fermentasi 48 jam yaitu sebesar 35%. Rata-rata kadar bioetanol yang diperoleh pada masing-masing perlakuan dapat dilihat pada Tabel 2 berikut.
Tabel 2. Data Rata-Rata Kadar Etanol dari Tepung Biji Buah Durian Menggunakan Volume Enzim Alfa-amilase dan Waktu Fermentasi yang Berbeda
Enzim Alfa-amilase (ml)
Waktu Fermentasi (jam)
24 48 72 96
0,05 ml 23,3 % 32,0 % 17,3 % 17,3 %
0,10 ml 26,0 % 34,0 % 25,7 % 20,0 %
0,15 ml 26,0 % 34,7 % 24,0 % 14,3 %
0,20 ml 33,3 % 35,0 % 17,0 % 15,7 %
Perbedaan Hasil Volume Bioetanol dari Tepung Biji Durian Menggunakan Enzim Alfa-amilase Berdasarkan analisis Uji Hipotesis yang telah dilakukan bahwa perbedaan volume bioetanol yang dihasilkan dari tepung biji buah durian menggunakan enzim alfa-amilase dengan volume yang berbeda menunjukkan nilai statistik F = 440,474 dan angka signifikansi 0,000. Angka signifikansi yang diperoleh lebih kecil dari pada 0,05 (taraf signifikansi 5%). Hasil ini menunjukkan bahwa terdapat kontribusi yang signifikan dari penggunaan enzim alfa-amilase terhadap volume bioetanol.
Azad dkk (2015)
mengungkapkan bahwa
Saccharomyces cerevisiae diperlukan untuk fermentasi, tetapi penambahan enzim akan meningkatkan konversi pati menjadi gula sederhana serta meningkatkan proses fermentasi dan produksi bioetanol. Penambahan enzim alfa-amilase menyebabkan fermentasi cepat dengan menghasilkan bau khas alkohol. Namun dengan konsentrasi (terlalu) tinggi dari enzim yang digunakan akan menyebabkan penghambatan proses reaksi dan mengurangi jumlah substrat yang dapat diubah menjadi bioetanol.
Kecenderungan yang terjadi yaitu semakin naiknya konsentrasi gula akan menghasilkan produktivitas bioetanol yang makin tinggi. Hal ini disebabkan semakin banyaknya substrat yang tersedia untuk digunakan dalam metabolisme
Saccharomyces cerevisiae sehingga akan menghasilkan metabolit yaitu etanol yang semakin banyak pula (Supriyanto dan Wahyudi, 2007). Dari penggunaan jumlah enzim alfa-amilase yaitu 0,05 ml, 0,10 ml, 0,15 ml, dan 0,20 ml menunjukkan hasil bahwa penggunaan enzim alfa-amilase 0,20 ml mendapatkan volume bioetanol tertinggi dengan rata-rata 7,1 ml pada waktu fermentasi 24 jam, 13,3 ml pada waktu fermentasi 48 jam, 11,3 pada waktu fermentasi 72 jam dan 10,4 pada waktu fermentasi 96 jam. Hal ini dikarenakan semakin banyaknya dekstrin yang terbentuk saat proses hidrolisis tahap likuifikasi untuk diubah menjadi glukosa yang akan digunakan dalam proses fermentasi. Hal ini didukung oleh pernyataan dalam penelitian yang dilakukan oleh Putri dan Fachruroji (2011) bahwa kadar gula pereduksi berkaitan erat dengan produksi etanol dari hasil fermentasi.
Penggunaan enzim alfa-amilase dalam meningkatkan perolehan bioetanol dari empulur sagu (Metroxylon sp.) dapat dilihat dari penelitian yang dilakukan oleh Komarayati dkk (2011) yaitu pada
skala laboratorium penggunaan
enzim alfa-amilase 0,18 ml
menghasilkan kadar etanol paling tinggi yaitu 65,55% untuk pati sagu.
Kenaikan konsentrasi substrat akan menaikkan perolehan bioetanol, namun tetap saja ada batas maksimal konsentrasi substrat untuk proses fermentasi bioetanol. Supriyanto dan Wahyudi (2007)
menjelaskan penurunan produksi bioetanol pada konsentrasi gula berlebih merupakan efek dari inhibisi substrat.
Kinerja kompleks amilase makin baik seiring dengan peningkatan persentase volume enzim, namun peningkatan ini dibatasi oleh kandungan glukosa yang dapat menyebabkan inhibisi terhadap aktivitas enzim (Sukandar dkk, 2011). Volume bioetanol yang dihasilkan dalam penelitian ini paling tinggi pada penggunaan enzim alfa-amilase 0,20 ml yang menunjukkan bahwa penggunaan 0,20 ml enzim alfa-amilase belum menyebabkan inhibisi.
Perbedaan Hasil Volume Bioetanol dari Tepung Biji Durian dengan Waktu Fermentasi yang Berbeda
Berdasarkan analisis uji statistik yang telah dilakukan bahwa perbedaan waktu fermentasi terhadap volume bioetanol menunjukkan nilai statistik F = 444,472 dan angka signifikansi 0,000. Angka signifikansi yang diperoleh lebih kecil dari pada 0,05 (taraf signifikansi 5%). Hasil ini menunjukkan bahwa terdapat kontribusi yang signifikan dari perbedaan waktu fermentasi terhadap volume bioetanol.
Lama fermentasi berkaitan dengan pertumbuhan dari Saccharomyces cerevisiae. Pertumbuhan dari Saccharomyces cerevisiae dapat digambarkan dengan kurva pertumbuhan yang menunjukkan masing-masing fase pertumbuhan. Azizah dkk (2012), memaparkan ada 4 fase pertumbuhan yang meliputi fase adaptasi, fase tumbuh cepat (eksponensial), fase stasioner, dan fase kematian. Pada fase tumbuh
cepat (eksponensial)
Saccharomyces cerevisiae mengalami pertumbuhan yang sangat cepat. Pada fase ini terjadi
pemecahan gula untuk memenuhi
kebutuhan pertumbuhan
Saccharomyces cerevisiae. Kemungkinan dihasilkan alkohol paling tinggi pada fase ini. Fase stasioner digambarkan dengan garis kurva mendatar yang menunjukkan jumlah Saccharomyces cerevisiae yang hidup sebanding dengan jumlah yang mati. Fase kematian digambarkan dengan penurunan garis kurva. Kesimpulan yang dapat diketahui bahwa dalam penelitian ini dilihat dari produk metabolit yang dihasilkan oleh Saccharomyces cerevisiae maka sampai waktu fermentasi 24 jam adalah fase adaptasi, fase eksponensial terjadi sampai waktu fermentasi 48 dan kemudian mengalami fase stasioner dan fase kematian pada waktu fermentasi 72 jam dan 96 jam.
Penelitian yang dilakukan oleh Amin dan Empayus (2014) diketahui lamanya waktu fermentasi mempengaruhi jumlah sel Saccharomyces cereviseae yang berkembang biak. Semakin lama waktu fermentasi maka semakin banyak jumlah bioetanol yang terbentuk.
Volume bioetanol yang dihasilkan dari hasil fermentasi dipengaruhi oleh waktu fermentasi. Waktu optimal untuk fermentasi alkohol adalah selama 48 jam (Hanum dkk, 2013). Pengukuran volume bioetanol yang dihasilkan meningkat mulai waktu fermentasi 24 jam. Hasil ini meningkat pada waktu fermentasi 48 jam dan merupakan waktu fermentasi dengan hasil rata-rata tertinggi yaitu 7,1 ml, 8,7 ml, 12,1 ml, dan 13,3 ml. Perolehan bioetanol mengalami penurunan pada waktu fermentasi 72 jam dan kembali mengalami penurunan pada waktu fermentasi 96 jam.
Peningkatan volume bioetanol terjadi mulai dari waktu fermentasi 24 jam sampai 48 kemudian terjadi penurunan dari mulai waktu
fermentasi 72 jam dan 96 jam. Hal ini sesuai dengan hasil penelitian dari Hanum dkk (2013) yaitu Semakin lama waktu fermentasi, volume bioetanol akan semakin meningkat sampai batas waktu tertentu dan kemudian menurun. Bioetanol yang dihasilkan telah diubah menjadi asam asetat sehingga volume bioetanol yang dihasilkan mengalami penurunan. Pernyataan ini sesuai dengan Azizah dkk (2012) dimana berkurangnya kandungan alkohol disebabkan karena alkohol telah dikonversi menjadi senyawa lain, misalnya ester.
Penurunan volume bioetanol yang diperoleh pada waktu fermentasi 72 jam dan 96 jam juga didukung oleh hasil penelitian yang dilakukan oleh Utami dan Kindriari (2008) bahwa kurva pertumbuhan mikroorganisme setelah jangka waktu diatas 48 jam menunjukkan kadar gula yang diperoleh stasioner. Dimana ini menunjukkan bahwa Saccharomyces cereviseae tidak lagi merombak gula menjadi etanol.
Mahreni dan Suhenry (2011) menyatakan penurunan bioetanol yang dihasilkan terjadi dikarenakan selama sel tumbuh akan menghasilkan produk metabolisme yang terakumulasi di dalam media tumbuh. Produk metabolisme ini dapat menghambat pertumbuhan sel itu sendiri dan pada konsentrasi produk metabolit tertentu sel tidak dapat tumbuh lagi karena produk metabolit adalah racun bagi sel. Pernyataan ini didukung oleh Supriyanto dan Wahyudi (2007) bahwa penurunan volume bioetanol juga diakibatkan oleh konsentrasi etanol yang besar sehingga menyebabkan pertumbuhan sel terhambat atau bahkan dapat menyebabkan kematian sel dalam proses fermentasi Saccharomyces cereviseae.
Retno dkk (2009)
mengungkapkan Saccharomyces
cereviseae akan menghasilkan etanol sampai kadar etanol dalam fermentor 8 – 12%, selanjutnya Saccharomyces cereviseae menjadi tidak aktif karena kelebihan kadar etanol berakibat racun.
Interaksi Antara Penggunaan Volume Enzim Alfa-Amilase dan Waktu Fermentasi yang Berbeda Terhadap Volume Bioetanol dari Tepung Biji Buah Durian
Berdasarkan hasil statistik Uji Hipotesis menunjukkan nilai statistik F = 10,641 dengan angka signifikansi 0,000. Angka signifikansi menunjukkan bahwa penggunaan enzim alfa-amilase dan waktu fermentasi memiliki pengaruh yang nyata terhadap volume bioetanol. Penggunaan enzim alfa-amilase mempengaruhi jumlah volume bioetanol yang dihasilkan. Begitu pula dengan waktu fermentasi, dimana dengan waktu fermentasi yang sama dan jumlah enzim yang berbeda dihasilkan volume bioetanol yang berbeda pula. Interaksi antara dua variabel bebas ini terbukti atau signifikan dilihat dari uji hipotesis.
Berdasarkan hasil uji interaksi diperoleh hasil perbandingan dari interaksi antara masing-masing perlakuan yang diberikan keseluruhan memperoleh angka signifikansi lebih kecil dari pada 0,05. Hal ini menunjukkan bahwa terdapat perbedaan rata-rata yang bermakna dari interaksi diantara masing-masing variabel. Uji interaksi yang dilakukan untuk interaksi antara dua variabel menunjukkan bahwa penggunaan enzim alfa-amilase 0,20 ml dan waktu fermentasi 48 jam menunjukkan hasil terbaik dengan semua interaksi menghasilkan nilai signifikansi 0,000. Hasil ini sesuai dengan perolehan volume bioetanol.
Penggunaan 0,20 ml enzim-alfa amilase dan waktu fermentasi 48 jam yang menghasilkan volume bioetanol tertinggi didukung oleh
beberapa hasil penelitian sebelumnya. Penggunaan enzim alfa-amilase dalam meningkatkan perolehan bioetanol dari empulur sagu (Metroxylon sp.) dapat dilihat dari penelitian yang dilakukan oleh Komarayati dkk (2011). Volume bioetanol yang dihasilkan dari hasil fermentasi dipengaruhi oleh waktu fermentasi. Waktu optimal untuk fermentasi alkohol adalah selama 48 jam (Hanum dkk, 2013).
Interaksi antara penggunaan enzim dan waktu fermentasi yang dikemukakan dalam Hidayat dkk (2006) bahwa penelitian tentang macam enzim dan alkohol yang dihasilkan dimana massa gandum dapat diubah dalam waktu 72 jam dengan 2% malt (kecambah dari Barley, sejenis biji-bijian yang mengandung enzim amilase). Tetapi bila kadarnya ditambah menjadi 5%, maka fermentasi hanya akan berlangsung selama 36 jam.
Penggunaan enzim alfa-amilase akan mempengaruhi jumlah dekstrin yang terbentuk, semakin banyak enzim alfa-amilase yang digunakan sampai batas tertentu maka semakin banyak pula dekstrin yang akan terbentuk. Dekstrin ini kemudian akan diubah menjadi glukosa oleh enzim glukoamilase. Supriyanto dan Wahyudi (2007)
dalam penelitiannya
mengungkapkan semakin tinggi konsentrasi gula yang akan didapatkan sel akan semakin banyak. Dengan adanya substrat (konsentrasi gula) yang lebih banyak maka pertumbuhan akan lebih baik karena kebutuhan nutrisinya yang semakin terpenuhi dilihat dari hasil uji biomassa yang terbentuk. Dari hasil penelitian tersebut menunjukkan bahwa gula yang terbetuk akan mempengaruhi pertumbuhan dari Saccharomyces cerevisiae. Semakin banyak Saccharomyces cerevisiae yang ada maka semakin banyak bioetanol yang akan terbentuk dari konversi
glukosa. Hal inilah yang menjadikan penggunaan enzim alfa-amilase 0,20 ml menghasilkan volume bioetanol yang lebih banyak dalam waktu fermentasi yang sama dibandingkan dengan penggunaan enzim alfa-amilase 0,05 ml, 0,10 ml, dan 0,20 ml.
Kadar Etanol yang Dihasilkan dari Tepung Biji Buah Durian dengan Penggunaan Volume Enzim Alfa-amilase dan Waktu Fermentasi yang Berbeda
Berdasarkan hasil penelitian yang diperoleh menunjukkan kadar rata-rata bioetanol meningkat dari waktu fermentasi 24 jam dan tertinggi diperoleh pada waktu fermentasi 48 jam. Kadar etanol terus menurun setelah memasuki waktu fermentasi 72 jam dan 96 jam. Kadar etanol tertinggi diperoleh pada penggunaan enzim alfa-amilase sebanyak 0,20 ml pada waktu fermentasi 48 jam yaitu sebesar 35%. Perolehan kadar etanol ini berbanding lurus dengan volume bioetanol yang diperoleh dimana volume bioetanol mengalami peningkatan mulai waktu fermentasi 24 jam dan tertinggi pada waktu fermentasi 48 jam. Kemudian menurun pada waktu fermentasi 72 jam dan 96 jam.
Azizah dkk (2012)
mengungkapkan bahwa
berkurangnya kadar alkohol disebabkan karena alkohol telah dikonversi menjadi senyawa lain, misalnya ester. Hanum dkk (2013) menegaskan bahwa bioetanol yang dihasilkan telah diubah menjadi asam asetat.
Konsentrasi etanol juga menjadi salah satu penyebab berkurangya volume bioetanol pada waktu fermentasi 72 jam dan 96 jam dan berpengaruh pada kadar etanol. Supriyanto dan Wahyudi (2007) menyatakan penurunan volume etanol juga diakibatkan oleh konsentrasi etanol yang besar
sehingga menyebabkan pertumbuhan sel terhambat atau bahkan dapat menyebabkan kematian sel dalam proses fermentasi Saccharomyces cereviseae
SIMPULAN DAN SARAN
Ada perbedaan volume bioetanol yang dihasilkan dengan penggunaan volume enzim alfa-amilase yang berbeda, penggunaan enzim alfa-amilase 0,20 ml menghasilkan volume bioetanol tertinggi. Ada perbedaan volume bioetanol dengan waktu fermentasi yang berbeda, volume bioetanol yang dihasilkan tertinggi pada waktu fermentasi 48. Ada interaksi antara penggunaan enzim alfa-amilase dan waktu fermentasi, semakin banyak enzim alfa-amilase yang digunakan semakin banyak volume bioetanol yang diperoleh dalam waktu fermentasi yang sama.
Berdasarkan hasil penelitian yang diperoleh, penulis dapat memberikan saran-saran sebagai berikut: bioetanol yang didapat perlu tahapan pemurnian (destilasi) lebih lanjut, tidak hanya destilasi sederhana untuk dapat dimanfaatkan sebagai campuran bahan bakar dan pengunaan enzim glukoamilase perlu dilakukan penelitian lebih lanjut untuk mengetahui volume yang paling ideal dalam proses hidrolisis.
DAFTAR PUSTAKA
Amin, J.M dan Empayus. 2014. “Faktor Ragi Roti dan Waktu Fermentasi Tepung Umbi Talas (Colocasia Esculenta [L] Schoot) Menjadi Bioetanol”. Makalah disajikan dalam Prosiding Seminar Nasional Lahan Suboptimal. Palembang, 26-27 September.
Azad, A.K., N. Yesmin, S.K. Sarker, A. Sattar, dan R. Karim.
2014. “Optimum Conditions for Bioethanol Production from Potato of Bangladesh”. Advances in Bioscience and Biotechnology, Volume 5 (hlm. 501-507).
Azizah, N., A.N.Al-Baarri, dan S. Mulyani. 2012. “Pengaruh Lama Fermentasi Terhadap Kadar Alkohol, pH, Dan Produksi Gas Pada Proses Fermentasi Bioetanol Dari Whey Dengan Substitusi Kulit Nanas”. Jurnal Aplikasi Teknologi Pangan. Volume. 1. Nomor. 2. (hlm 72-77). Hanum, F., N. Pohan, M. Rambe,
dan R. Primadony. 2013. “Pengaruh Massa Ragi Dan Waktu Fermentasi Terhadap Bioetanol Dari Biji Durian”. Jurnal Teknik Kimia USU. Volume. 2, Nomor. 4. (hlm 49-54). Hargono. 2015. “Pemanfaatan Umbi
Gadung Beracun
(Dioscorea hispida) sebagai Bahan Baku Pembuatan Bioetanol untuk Bahan Bakar Kompor Rumah Tangga: Perancangan Distilasi Satu Tahap”. Makalah disajikan dalam Prosiding Seminar Nasional Teknik Kimiam Kejuangan Pengembangan Teknologi Kimia untuk Pengolahan Sumber Daya Alam Indonesia. Yogyakarta, 18 Maret 2015.
Hidayat, N., Masdiana C. Padaga, dan Sri Suhartini. 2006. Mikrobiologi Industri. Yogyakarta: Penerbit Andi. Komarayati, S., I. Winarni, dan
Djarwanto. 2011. “Pembuatan Bioetanol Dari Empulur Sagu (Metroxylon sp.) Dengan Menggunakan Enzim”. Jurnal Penelitian Hasil Hutan, Volume. 29 Nomor. 1 (hlm 20-32).
Lehninger, A.L. 1982. Dasar-Dasar Biokimia Jilid 1. Terjemahan Maggy Thenawidjaya. Principles Of Biochemistry. Jakarta: Penerbit Erlangga. Marheni dan S. Suhenry. 2011.
“Kinetika Pertumbuhan Sel Sacharomyces cerevisiae Dalam Media Tepung Kulit Pisang”. Makalah disajikan dalam Seminar Rekayasa Kimia Dan Proses. Universitas Diponogoro, Semarang, 26 Juli 2011. Merina, F. dan Y. Trihadiningrum.
2011. “Produksi Bioetanol Dari Eceng Gondok (Eichhornia crassipes) dengan Zymomonas mobilis dan Saccharomyces cerevisiae”. Makalah disajikan dalam Prosiding
Seminar Nasional
Manajemen Teknologi XIII. Program Studi MMT-ITS, Surabaya, 5 Februari 2011. Nurfiana, F., U. Mukaromah, V.
Citra, dan S. Putra. 2009. “Pembuatan Bioethanol Dari Biji Durian Sebagai Sumber Energi Alternatif”. Makalah disajikan dalam Seminar Nasional V SDM Teknologi Nuklir. Yogyakarta, 5 November 2009.
Putri, L.S.E. dan Fachruroji. 2011 “Optimasi Produksi Bioetanol Dari Ubi Kayu (Manihot utilissima Pohl) Menggunakan Aspergillus niger Dan Rhizopus oryza”. Berk. Penel. Hayati Edisi Khusus: 4C (hlm 87–90). Retno, E., Enny, dan Fadilah. 2009.
“Studi Awal Reaksi
Simultan Sakarifikasi dan Fermentasi Tepung Sorghum (Shorghum bicolor L. Moench) Dengan Katalis Enzim Glucoamylase dan Yeast (Saccharomycess cereviseae)”.
EKUILIBRIUM. Volume. 8. Nomor. 2. (hlm 7-11).
Ray, B. dan A. Bhunia. 2007.
Fundamental Food
Microbiology. CRC Press Taylor & Francis Group. Simanjuntak, E. M. 2005. “Beberapa
Energi Alternatif Yang Terbarukan Dan Proses Pembuatannya”. Jurnal Teknik SIMETRIKA. Volume. 4 Nomor. 1 (hlm 287 – 293).
Sukandar, U., A. Ali, Lindawati, dan Y. Trusmiyadi. 2011. “Sakarifikasi Pati Ubi Kayu Menggunakan Amilase Aspergilus niger ITB CC L74”. Jurnal Teknik Kimia Indonesia. Volume 10. Nomor. (hlm 1-8).
Supriyanto, T. dan Wahyudi. 2007. “Proses Produksi Etanol Oleh Saccharomyces cerivisiae Dengan Operasi Kontinyu Pada Kondisi Vakum”. Artikel (tidak diterbitkan). Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro. Utami, I. dan Kindriari. 2008.
“Pembuatan Etanol Dari Biji Kapas Dengan Proses Hidrolisa Dan Fermentasi”. Jurnal Penelitian Ilmu Teknik. Volume. 8. Nomor. 2. (hlm 129-138).
